CN210381355U - 一种耐用的加热电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耐用的加热电缆，包括成缆内芯和依次包覆设置在所述成缆内芯外周的绝缘层、防水层、屏蔽层、防腐层以及护套层；所述成缆内芯包括两根导体母线、至少一根纤维加强芯、以及PTC填充材料；两根所述导体母线对称地设置在所述成缆内芯中，所述纤维加强芯设置在两根所述导体母线之间；所述PTC填充材料均匀地填充于所述成缆内芯中的间隙。具有加热且自控温功能，新增或加强了电缆的结构，具有更加优异的抗拉拽、抗折弯、抗干扰、耐磨损、防水防腐等特性，大大增加了电缆的使用寿命。

Description

一种耐用的加热电缆

技术领域

本实用新型涉及电缆技术领域，尤其涉及一种耐用的加热电缆。

背景技术

电能被广泛应用在动力、照明、化工、制造加工业、通信等各个领域，是目前科学技术研发创新、经济飞跃的主要动力，生活与生产也离不开电能，因此现代社会中，电力系统应用广泛。

但对于在严寒地区服役的供电设备或供电系统，对电缆的选用要求甚高，因为严寒地区的环境通常都是复杂恶劣，需要选用的电缆本身具备防冻、防水、防腐、防断、抗拉伸、抗曲折以及抗干扰等优越的性能。常规的电缆线不能同时具备多方面的优质性能，在服役环境中时常出现温度过低而无法正常通电、电缆爆裂、断缆、电缆老化使用寿命短、受干扰信号影响而不能稳定输送电能或电信号等问题，容易出现故障甚至事故。

实用新型内容

为了克服上述技术缺陷，本实用新型提供一种耐用的加热电缆，具有加热且自控温功能，新增或加强了电缆的结构，具有更加优异的抗拉拽、抗折弯、抗干扰、耐磨损、防水防腐等特性，大大增加了电缆的使用寿命。

为了解决上述问题，本实用新型按以下技术方案予以实现的：

本实用新型所述一种耐用的加热电缆，包括成缆内芯和依次包覆设置在所述成缆内芯外周的绝缘层、防水层、屏蔽层、防腐层以及护套层；所述成缆内芯包括两根导体母线、至少一根纤维加强芯、以及PTC填充材料；两根所述导体母线对称地设置在所述成缆内芯中，所述纤维加强芯设置在两根所述导体母线之间；所述PTC填充材料均匀地填充于所述成缆内芯中的间隙。

进一步地，所述加热电缆的横截面形状为上下两侧平整、左右两侧向外弯凸的“跑道”形状。扁形状的电缆更便于布线。

作为优选的，所述PTC填充材料为PTC芯带，所述PTC芯带采用半晶高聚物与炭黑为原料经加工制成。

作为优选的，所述导体母线采用若干镀锡软铜丝经正规绞合制成。

作为优选的，所述纤维加强芯采用多根高强度的纤维丝材料绞合制成。

作为优选的，所述绝缘层采用氟塑料绝缘材料，且绝缘层的厚度为0.6mm±0.1mm，绝缘层的厚度最薄点处不小于规定值的90％。

作为优选的，所述防水层可采用铝塑复合带材料经重叠绕包形成于所述绝缘层外。

作为优选的，所述的屏蔽层由若干金属股线编织形成，编织密度不小于80％；每根所述金属股线由至少一根高强度纤维丝和若干镀锡软铜丝绞合形成。

作为优选的，所述防腐层可采用防腐带经重叠绕包工艺加工包覆在所述屏蔽层外。

作为优选的，述护套层采用氟塑料耐磨材料，且护套层的厚度为0.75mm±0.1mm，护套层的厚度最薄点处不小于规定值的90％。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、所述PTC填充材料均匀地填充于所述成缆内芯中的间隙，通过PTC填充材料跨接两根所述导体母线，相当于形成并联连接的加热回路，PTC填充材料消耗部分电能并转化为热能来为整根电缆加热。并且，PTC填充材料的特性使其电阻值会受温度变化而规律性变化，一定温度范围内，PTC填充材料的电阻值随温度升高而逐渐升高，从而加热量也逐渐增加；超出所述一定温度范围后，PTC填充材料电阻剧增，几乎绝缘，故产热量又开始慢慢减少；温度慢慢下降回到所述一定温度范围内，PTC填充材料的电阻值又会随温度升高而逐渐升高，从而加热量也重新逐渐增加，由此反复逐渐通电加热与断开降温，以自行实现控制电缆的加热，从而实现在一定温度范围内达到恒温的效果。

2、本实用新型对电缆增加多层不同材料或结构的防护层，就连导体母线都经过镀锡工艺处理，以及除了导体母线之外的其他各层均进行进一步的加强处理，如上述具体介绍，所得的加热电缆比现有的，具有更加优异的抗拉拽、抗折弯、抗干扰、耐磨损、防水防腐等特性，大大增加了电缆的使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本实用新型的一种优选结构示意图；

图中：

10-成缆内芯；11-导体母线；12-纤维加强芯；13-PTC填充材料；

20-绝缘层；

30-防水层；

40-屏蔽层；

50-防腐层；

60-护套层。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型所述的一种耐用的加热电缆，包括成缆内芯10和依次包覆设置在所述成缆内芯10外周的绝缘层20、防水层30、屏蔽层40、防腐层50以及护套层60；所述成缆内芯10包括两根导体母线11、至少一根纤维加强芯12、以及PTC填充材料13；两根所述导体母线11对称地设置在所述成缆内芯10中，所述纤维加强芯12设置在两根所述导体母线11之间；所述PTC填充材料13均匀地填充于所述成缆内芯10中的间隙。

为了能够更加方便地布线，所述加热电缆的横截面形状为上下两侧平整、左右两侧向外弯凸的“跑道”形状，所述“跑道”形状例如可参考国际标准的400米田径跑道的俯视形状；即所述加热电缆外表面的上下两侧为平整面，而左右两侧为弯拱的曲面。与圆条形状的电缆相比，扁形状的电缆不容易滚动或滑动走位，所述加热电缆的上下两侧平整，与墙壁或管道或设备等布线固定基底的接触面积增大，能够更好地贴合相连。优选的，两根所述导体母线11对称地分别设置在成缆内芯10左右两侧弯拱部位处。

作为优选的，所述PTC填充材料13为PTC芯带，所述PTC芯带采用半晶高聚物与炭黑为原料经加工制成。具体的，所述PTC芯带采用半晶高聚物与炭黑为原料经熔融挤出、冷却定型而成，添加剂可参考现有技术，该PTC芯带内部分散的炭微粒形成无数纤细的导电炭网络，且一定温度范围内，随着温度的升高，该PTC芯带的导电率会逐渐升高，超过温度范围后则变得断路，其中就是利用了PTC材料受温度变化而变化的结构特性。如图所示，所述PTC芯带均匀地挤包填充于所述导体母线11与纤维加强芯12之间的间隙，形成PTC芯带导电层，在一定温度条件下，电流可通过PTC芯带导电层(即所有PTC填充材料13紧密组合)在两根所述导体母线11之间传输；且PTC芯带导电层还包覆着所述导体母线11的表面与纤维加强芯12的表面，从而形成所述成缆内芯10的外周表面。

为了提高电缆导体母线11的防腐性能，作为优选的，所述导体母线11采用若干镀锡软铜丝经正规绞合制成，需要符合GB/T3956标准要求；所述导体母线11的粗细可根据功率需求订做。

为了提高电缆抗拉伸、抗弯折性能，所述纤维加强芯12采用多根高强度的纤维丝材料绞合制成，所述纤维加强芯12的直径与所述导体母线11的直径相近；进一步优选的，采用多根高强度杜邦纤维丝材料绞合制成，其具有高强度的抗拉拽性能，受到外力拉拽时电缆不容易出现损伤甚至断缆，大大增加了电缆的使用寿命。优选的，所述纤维加强芯12置于所述成缆内芯10的中心处，使得加热电缆整体受力均匀。采用多根所述纤维加强芯12的结构，所述纤维加强芯12可一字型排开均匀分布于两根所述导体母线11之间，或上下层部分或全部重叠地分布于两根所述导体母线11之间等结构均可。

对于绝缘层20作进一步优选的，所述绝缘层20采用氟塑料绝缘材料，且绝缘层20的厚度为0.6mm±0.1mm，绝缘层20的厚度最薄点处不小于规定值的90％。具体的，所述绝缘层20应紧密挤包形成在PTC芯带导电层的外表面，所述绝缘层20表面光滑、平整、色泽均匀，且绝缘层20与所述PTC芯带不粘连。经实验证明，由所述绝缘层20包覆的所述成缆内芯10能够无损地通过工频火花试验机输出的50Hz电流，作为中间检查，火花试验的电压值为6kV；所述实验证明了本实用新型的加热电缆可承受的维持温度可达200℃。

为了提高本实用新型电缆整体的防水性能，所述防水层30可采用铝塑复合带材料经重叠绕包形成于所述绝缘层20外，当有水汽入浸时，所述防水层30能够迅速膨胀，阻止水汽进一步破坏所述绝缘层20以及所述成缆内芯10。

为了提高本实用新型电缆整体的抗干扰和抗拉性能，所述的屏蔽层40由若干金属股线编织形成于所述防水层30与所述防腐层50之间，编织密度不小于80％；每根所述金属股线由至少一根高强度纤维丝和若干镀锡软铜丝绞合形成，所述镀锡软铜丝具有良好的防腐蚀性，中间的高强度纤维丝增加了整个电缆的抗拉伸强度和柔性，有效减少了断线问题，提高了电缆运行的安全性和可靠性，大大增加了电缆的使用寿命。进一步优选的，所述屏蔽层40中的所述高强度纤维丝与所述镀锡软铜丝等径大小，使得受力更均匀，也提升了所述屏蔽层40柔韧性。

为了进一步提高本实用新型电缆的防腐性能，所述防腐层50可采用防腐带经重叠绕包工艺加工包覆在所述屏蔽层40外，严密地包覆着所述屏蔽层40，防止所述屏蔽层40老化得快，且与所述屏蔽层40形成双层防腐防护隔层，进一步保障了电缆运行的安全性和可靠性，大大提高了电缆的耐用性，能够适应各种服役环境。

为了进一步提高电缆的绝缘、耐磨防腐性能，所述护套层60采用氟塑料耐磨材料，且护套层60的厚度为0.75mm±0.1mm，护套层60的厚度最薄点处不小于规定值的90％。具体的，所述护套层60紧密挤包于防腐层50外，护套层60表面平整、色泽均匀，且应容易剥离而不损伤内部结构。所述护套层60还具有低粘性、不含卤素、比重轻、高强度的耐磨损和防腐蚀等优异的特性，大大提高了产品的使用寿命。

本实用新型所述一种耐用的加热电缆的工作原理是：

1、加热电缆接通电源通电后，除了导体母线11的正常传送电能之外，PTC填充材料13内部分散的炭微粒形成无数纤细的导电炭网络，故PTC填充材料13相当于跨接在两根所述导体母线11上的一个分支路，而PTC填充材料13本身随温度变化而导致导电率变化的特性，使得PTC填充材料13充当一电阻值可变的电阻导体，从而在两根母线导体之间形成并联的加热回路，电流可通过PTC填充材料13传送于两根母线导体之间。同时，PTC填充材料13作为加热电缆的发热体，能够将电能转化为热能，对操作系统(布设本加热电缆的设备、系统或者电缆本身等)进行加热保温。

2、其次，由于温度升高，PTC材料会慢慢膨胀(主要是半晶高聚物升温膨胀)，PTC材料中，炭黑(PTC材料中的主要导电颗粒)是熔融在半晶高聚物中的，在发热膨胀过程中，由于炭黑膨胀的体积远小于半晶高聚物膨胀的体积，因此会造成炭黑颗粒相互之间的间距逐渐增大，从而使得PTC材料的电阻随之增加，发热量慢慢增多温度逐渐升高。当温度高达一定的温度范围时，PTC材料的膨胀率剧增使得炭黑颗粒相互之间的间距快速拉大，导致电阻值剧增，PTC材料变成近乎绝缘材料，相当于加热回路断路，从而停止产热或产热极少。而后加热电缆的温度逐渐降低，PTC填充材料13收缩使得导电颗粒之间的距离重新拉近，电阻也随之变小，通过加热回路(PTC填充材料13)的电流增加，产热量也随之增加，温度升高使得PTC填充材料13膨胀又会导致电阻增大而断路停止加热，如此自行反复进行加热升温与断电降温的过程。PTC填充材料13受温度变化的特性使得通信电缆能够自行如此反复间断地加热，PTC填充材料13本身就充当所述加热电路的通断开关，从而实现自控温、一定温度范围内的恒温效果。

3、本实用新型对电缆增加多层不同材料或结构的防护层，就连导体母线11都经过镀锡工艺处理，以及除了导体母线11之外的其他各层均进行进一步的加强处理，如上述具体介绍，所得的加热电缆比现有的，具有更加优异的抗拉拽、抗折弯、抗干扰、耐磨损、防水防腐等特性，大大增加了电缆的使用寿命。

本实施例所述PTC填充材料等的其它结构参见现有技术。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，故凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种耐用的加热电缆，其特征在于，包括成缆内芯和依次包覆设置在所述成缆内芯外周的绝缘层、防水层、屏蔽层、防腐层以及护套层；

所述成缆内芯包括两根导体母线、至少一根纤维加强芯、以及PTC填充材料；

两根所述导体母线对称地设置在所述成缆内芯中，所述纤维加强芯设置在两根所述导体母线之间；

所述PTC填充材料均匀地填充于所述成缆内芯中的间隙。

2.根据权利要求1所述的一种耐用的加热电缆，其特征在于，所述加热电缆的横截面形状为上下两侧平整、左右两侧向外弯凸的“跑道”形状。

3.根据权利要求1所述的一种耐用的加热电缆，其特征在于，所述PTC填充材料为PTC芯带，所述PTC芯带采用半晶高聚物与炭黑为原料经加工制成。

4.根据权利要求1所述的一种耐用的加热电缆，其特征在于，所述导体母线采用若干镀锡软铜丝经正规绞合制成。

5.根据权利要求1所述的一种耐用的加热电缆，其特征在于，所述纤维加强芯采用多根高强度的纤维丝材料绞合制成。

6.根据权利要求1所述的一种耐用的加热电缆，其特征在于，所述绝缘层采用氟塑料绝缘材料，且绝缘层的厚度为0.6mm±0.1mm，绝缘层的厚度最薄点处不小于规定值的90％。

7.根据权利要求1所述的一种耐用的加热电缆，其特征在于，所述防水层可采用铝塑复合带材料经重叠绕包形成于所述绝缘层外。

8.根据权利要求1所述的一种耐用的加热电缆，其特征在于，所述的屏蔽层由若干金属股线编织形成，编织密度不小于80％；

每根所述金属股线由至少一根高强度纤维丝和若干镀锡软铜丝绞合形成。

9.根据权利要求1所述的一种耐用的加热电缆，其特征在于，所述防腐层可采用防腐带经重叠绕包工艺加工包覆在所述屏蔽层外。

10.根据权利要求1所述的一种耐用的加热电缆，其特征在于，所述护套层采用氟塑料耐磨材料，且护套层的厚度为0.75mm±0.1mm，护套层的厚度最薄点处不小于规定值的90％。

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